一種基于頻移鍵控的室內(nèi)可見光定位及信息推送方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于頻移鍵控的室內(nèi)可見光定位及信息推送方法，屬于可見光通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]基于可見光通信(Visible Light Communicat1n, VLC)技術(shù)的室內(nèi)定位方案由于利用白色半導(dǎo)體發(fā)光二極管(Light Emitting D1de, LED)發(fā)射的白光作為定位信號(hào)的載體，所以沒有電磁輻射，不受應(yīng)用環(huán)境的限制；并且VLC的傳輸信道一般采用直射信道，多徑干擾比較小，所以該定位方案可以達(dá)到比較高的精度；另外，基于VLC技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)與未來的VLC通信技術(shù)相兼容，因此不需要昂貴的硬件設(shè)備投入，成本比較低。在“一種基于可見光標(biāo)簽的室內(nèi)定位方法”(專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410084621.2)中提出了一種采用時(shí)分復(fù)用的方法實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的可見光定位并推送信息，但是基于時(shí)分復(fù)用方法，需要所有LED級(jí)連實(shí)現(xiàn)同步。這種方式在具體實(shí)施中需要增加同步方案可拓展性不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為基于時(shí)分復(fù)用的室內(nèi)可見光定位及信息推動(dòng)方法中同步信號(hào)定位可拓展性差、設(shè)備復(fù)雜的問題，提出一種用頻移鍵控實(shí)現(xiàn)室內(nèi)可見光定位及信息推送的方法，各個(gè)LED不需要同步即可實(shí)現(xiàn)定位，并完成信息的推送。
[0004]一種基于頻移鍵控的室內(nèi)可見光定位及信息推送方法，具體包括以下步驟:
[0005]步驟1:構(gòu)建一個(gè)可見光定位系統(tǒng)，系統(tǒng)包括上位機(jī)、多個(gè)LED發(fā)射模塊和可見光接收模塊；所述LED發(fā)射模塊包括驅(qū)動(dòng)電路和LED ;所述可見光接收模塊包括光電探測(cè)器、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及處理器。所述驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)的功能為將待發(fā)送信息轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并完成頻移鍵控調(diào)制、放大和加載到LED上發(fā)送。
[0006]步驟2:上位機(jī)將待發(fā)送信息加載對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)幀頭后傳輸給相應(yīng)的LED發(fā)射模塊。所述待發(fā)送信息為各個(gè)LED位置(ID)信息和需要推送的信息(如語音、視頻等)。所述數(shù)據(jù)幀頭為數(shù)據(jù)開始的固定格式信號(hào)。
[0007]步驟3:每個(gè)LED發(fā)射模塊的驅(qū)動(dòng)電路加載兩個(gè)不同頻率的周期信號(hào)對(duì)待發(fā)送信息和數(shù)據(jù)幀頭進(jìn)行頻移鍵控調(diào)制，同時(shí)設(shè)定經(jīng)兩個(gè)頻率調(diào)制后的信號(hào)分別為O信號(hào)和I信號(hào)，不同LED發(fā)射模塊所占用的頻率互不相同。
[0008]所述周期信號(hào)為正弦波周期性信號(hào)或者方波周期性信號(hào)。
[0009]每個(gè)LED發(fā)射模塊的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)LED發(fā)送經(jīng)過調(diào)制的可見光周期信號(hào)，調(diào)制后的可見光周期信號(hào)速率滿足條件為人眼看不到閃爍。不同LED之間獨(dú)立發(fā)送信號(hào)，并不相互影響。
[0010]步驟4:在可見光接收模塊的處理器中建立數(shù)據(jù)庫，記錄每個(gè)LED的位置信息及每個(gè)LED對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻率。
[0011]步驟5:可見光接收模塊中的光電探測(cè)器接收LED發(fā)射的光信號(hào)，完成光電轉(zhuǎn)換，經(jīng)放大電路放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，將采樣到的信號(hào)傳輸至處理器。
[0012]步驟6:可見光接收模塊中的處理器對(duì)采樣得到的多路LED數(shù)據(jù)分別進(jìn)行FFT變換。，對(duì)完成FFT后的信號(hào)分別進(jìn)行濾波，除去頻率分量，保留幅值最大的兩個(gè)頻率信息(即同一個(gè)LED發(fā)送的信號(hào))。
[0013]步驟7:通過步驟6得到單個(gè)LED的兩個(gè)頻率信息后，再進(jìn)行IFFT變換，得到單個(gè)LED發(fā)送信號(hào)的時(shí)域信息。
[0014]步驟8:對(duì)步驟7所述的時(shí)域信息進(jìn)行信號(hào)解調(diào)，具體方法為:找到信號(hào)的起始點(diǎn)，在每個(gè)頻率發(fā)送信號(hào)的固定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)信號(hào)過零點(diǎn)個(gè)數(shù)，t為一個(gè)碼元時(shí)間，設(shè)定信號(hào)過零點(diǎn)個(gè)數(shù)Ill對(duì)應(yīng)O信號(hào)，信號(hào)過零點(diǎn)個(gè)數(shù)η 2對(duì)應(yīng)I信號(hào)，n 1、1!2的數(shù)值能反應(yīng)頻率信息，能得到不同頻率對(duì)應(yīng)的O信號(hào)和I信號(hào)，完成整個(gè)接收信號(hào)的解調(diào)。所述碼元為該二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)中代表高低電平的固定時(shí)間間隔內(nèi)的信號(hào)，固定時(shí)間間隔為碼元長度，即每個(gè)代表“I”的高電平或代表“O”的低電平的信號(hào)長度。
[0015]步驟9:解調(diào)出的信號(hào)，在數(shù)據(jù)幀頭后的一個(gè)數(shù)據(jù)是LED位置信息，位置信息后面是推送的信息。此時(shí)，接收器距離該位置信息的LED最近，即可獲得接收器當(dāng)前的位置信息，并且能夠獲取推送的信息(如語音、視頻等)。
[0016]至此，完成基于頻移鍵控調(diào)制的室內(nèi)可見光定位及信息推送。
[0017]有益效果
[0018]本發(fā)明方法可以同時(shí)完成室內(nèi)定位及信息推送傳輸。本發(fā)明首先對(duì)通過頻移鍵控把包括數(shù)據(jù)幀頭、位置(ID)信息、數(shù)據(jù)信息的信號(hào)調(diào)制，通過LED發(fā)送信號(hào)；然后在接收端利用快速傅里葉變換區(qū)分不同的LED及其強(qiáng)度，使用反傅里葉變換及零點(diǎn)檢測(cè)法得到LED傳送的內(nèi)容，獲得位置信息及傳送的內(nèi)容。方法簡單易行，便于實(shí)現(xiàn)，并且能夠忽略背景光噪聲的影響，相對(duì)于LED同步發(fā)送信號(hào)的定位方法減少了設(shè)備冗余度，大大提高了可拓展性，并且能夠消除背景光造成的定位誤差。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明方法的流程圖；
[0020]圖2為【具體實(shí)施方式】中發(fā)送前的信號(hào)波形；
[0021]圖3為【具體實(shí)施方式】中定位系統(tǒng)框圖；
[0022]圖4為【具體實(shí)施方式】中IFFT之后的信號(hào)波形；
[0023]圖5為【具體實(shí)施方式】中的LED-A的數(shù)據(jù)格式。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但本發(fā)明的具體實(shí)施形式并不局限于此。該實(shí)施的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在不背離本發(fā)明所述方法的精神和權(quán)利要求范圍的情況下對(duì)它進(jìn)行的各種顯而易見的改變都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0025]采用本發(fā)明所屬方法構(gòu)建一個(gè)在超市中進(jìn)行定位